Travel blog

Все, что нужно знать о подшипники, от истории изобретения к классификации, недостатков и разновидностях

Полная информация о подшипники, как создавались и где применяются

Сегодня без функциональных подшипников сложно представить современные механизмы и агрегаты. Без них не обойтись в производстве различных запчастей и узлов. Подшипник абсолютно незаменим в подавляющем большинстве вращающихся деталей различных узлов, частей и механизмов. Они применяются как в миниатюрной технике бытового назначения, так и в гигантских механизмах производственных промышленных комплексах.

Ни одно предприятие, производственное объединение, промышленный комплекс не в состоянии отказаться от использования подшипников, несмотря на то, что они имеют ограниченный срок действия. Все потому, что у подшипников на сегодняшний день не существует реальной альтернативы.

В связи с этим эффективность и бесперебойность работы, а соответственно и экономическая эффективность каждого предприятия, производственного объединения или промышленного комплекса, непосредственно зависит от своевременной замены подшипников. Кстати, скоростные подшипники вы можете приобрести на страницах нашего специализированного сайта.

История изобретения и эволюция подшипника

Все новое — это хорошо забытое старое. Этот бессмертный и не менее гениальный высказывание можно смело применить практически всех технологий современности. Касается он и подшипника, несмотря на то, что со времен его изобретения и до наших дней, он прошел долгий эволюционный путь, прежде чем принял привычную всем нам форму.

Давайте посмотрим назад и вспомним с чего все начиналось.

Итак, в 3500 году до н.е. представители известной египетской цивилизации уже во всю пользовались хоть и примитивными, но вполне эффективными опорными подшипниками, но в то время без применения шариков.

Примерно в 700-м году до н.е. цивилизация кельтов знала и довольно успешно использовала цилиндрические подшипники качения.

В 330 году до н.е. греческому военному инженеру Диаду удалось создать осадную машину с использованием примитивных подшипников. Она представляла собой тяжелый таран, который с легкостью передвигался по роликовых направляющих. Таким образом на практике был применен основной принцип действия подшипников качения, т. е. трение скольжения заменены на трение качения, что позволило машине выполнять поставленные перед ней задачи при использовании не такой уж и значительной силы.

В 1490 году н.е. великий гений того времени Леонардо да Винчи поделился с миром первыми чертежами подшипника качения. Это вызвало настоящий фурор в определенных кругах, но практического применения не нашло.

В 1794 году Филипп Вогхем запатентовал первый аналог современного подшипника качения. К сожалению, его образец так и не был применен на практике, так как для полноценной реализации идеи не было соответствующих технических возможностей — ручное полирование шариков не давало необходимой точности.

В 1839 году американский ученый Исаак Бебби стал изобретателем сплава, благодаря которому стало возможным производство шаров для полноценных подшипников качения. В состав сплава входили свинец, медь, сурьма и олово.

Вслед за этим последовал бум технически обоснованных конструкций шарикоподшипников, многие из которых были запатентованы. А в 1853 году Филиппом Морицом Фишером был сконструирован первый педальный велосипед, в механизме которого применялись самые настоящие подшипники.

Последним значимым событием для старта широкого распространения и применения подшипников стало создание Фридрихом Фишером в 1883 году машины, благодаря которой можно было производить шлифование шариков из закаленной стали. При этом точность уровня шлифовки до этого момента находилась в зоне недосягаемости. Создание этой машины сделало возможным строительство известного швейнфуртского подшипникового завода, благодаря чему подшипники качения стали использоваться повсеместно.

С того периода времени технологии производства подшипников неустанно совершенствовались. В конце концов подшипник приобрел знакомый нам вид, и сегодня ни одно производство невозможно представить без его использования.

Наиболее популярными и востребованными сегодня являются подшипники качения и скольжения, и сейчас мы поговорим о них более детально.

Подшипники качения, их разновидности, преимущества и недостатки

В основе принципа действия такого подшипника лежит использование силы трения качения. Подшипник качения представляет собой конструкцию, состоящую из двух металлических колец с желобами, между которыми размещены шарики или ролики/иглы, зафиксированы внутри сепаратора, установленного между кольцами. В некоторых разновидностях таких подшипников он не используется.

Подшипники качения классифицируют в зависимости от:

• вида тел, используемых для достижения качения — шариковые и роликовые/игольчатые.
• типа нагрузки — радиальные, радиально-упорные, упорные, линейные, а также шариковые винтовые передачи.
• количества рядов шариков или роликов/игл — однорядные, двухрядные, многорядные.
• возможности компенсировать отсутствие соосности вала и втулки — самоустанавливающиеся и несамоустанавлювальні.

Подшипники качения обладают такими преимуществами:

• высоким КПД, что достигается благодаря минимальным потерям от трения;
• в разы, а то и в десятки раз меньше момент трения, чем в подшипниках скольжения
• отсутствие необходимости использования дорогих цветных металлов, без которых невозможно эффективное функционирование подшипников скольжения, что положительно сказывается на себестоимости производства подшипников качения;
• возможность создавать подшипники практически любых габаритов в осевом направлении, что расширяет диапазон их применения;
• прекрасные эксплуатационные характеристики и неприхотливость в обслуживании, относительная простота замены;
• минимальные затраты смазки;
• низкая себестоимость, что является следствием массовости производства и используемых при этом материалов;
• высокая степень взаимозаменяемости, что положительно сказывается на простоте и скорости ремонта различных машин и оборудования.

Но есть у них и недостатки:

• ограниченный диапазон применения — сверхвысокие скорости и большие нагрузки, включая ударные и вибрационные, неподвластные таким подшипникам;
• значительная масса и габариты в радиальном направлении;
• невозможность создания бесшумных подшипников, что вызвано погрешностью форм;
• относительная сложность установки подшипниковых узлов;
• необходимость очень точной установки, неточность может вывести узел из строя;
• при изготовлении небольших партий подшипников нестандартных типоразмеров значительно возрастает их себестоимость.

Подшипники скольжения, их разновидности, преимущества и недостатки

Подшипник скольжения состоит из корпуса с отверстием, в котором располагается мастильне приспособления, а также втулка из антифрикционного материала (как правило, используется сплав из цветных металлов). Вал вращается благодаря предусмотренному между ним и отверстием втулки зазора. Этот зазор тщательно рассчитывается, чтобы обеспечить эффективное функционирование подшипника.

Трение скольжения в таких подшипниках разделяется на:

1. Жидкостное. Благодаря слою жидкого масла отсутствует непосредственное постоянное соприкосновение поверхностей вала и подшипника. Непосредственный контакт может либо отсутствовать полностью, либо быть непостоянным — на некоторых участках.
2. Предельное. Смазочный материал представляет собой тонкую пленку, а столкновения подшипника и вала или полное, или затрагивает участки значительной протяженности.
3. Сухое. Смазка не применяется, а столкновения подшипника с валом происходит по всей длине или на участках значительной протяженности.
4. Газовое. Благодаря наличию газовой прослойки между валом и подшипником невозможно непосредственное их соприкосновение.

Смазка в подобных подшипниках применяется жидкое, пластичное, твердое или газообразное.

Подшипники скольжения классифицируются в зависимости от:

• формы отверстия — одно — и много-поверхностные; со смещением или без смещения поверхности; со смещением или без смещения центра;
• направлений воспринимаемой нагрузки — радиальные, осевые, радиально-упорные;
• конструкции — неразъемные, разъемные и встраиваемые;
• числа используемых масляных клапанов — с одним или несколькими;
• регулируемые – с такой возможностью или без нее.

Подшипники скольжения обладают следующими преимуществами:

• значительным диапазоном применения благодаря способности нормально функционировать на сверхвысоких скоростях вращения и при больших нагрузках, включая вибрационные и ударные;
• экономичность при использовании вала значительного диаметра;
• пригодностью для применения в качестве разъемного подшипника (например, коленчатый вал);
• возможностью регулировать зазор, что позволяет установить ось вала с максимальной точностью.

Есть у них и ряд недостатков:

• не самый высокий КПД, в связи с заметными потерями от трения;
• невозможность работы без постоянного смазки;
• неравномерность износа цапфы и самого подшипника;
• высокая себестоимость, так как при производстве чаще всего применяются цветные металлы;
• значительная трудоемкость производства.